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在美国制裁下,中国政府支持的实验室成为国内芯片供应商的生命线

日经报道,被美国列入黑名单的中国芯片及芯片设备制造商,正在转向大学和国家支持的芯片实验室以及“试验生产线”,以保持其研发进度。

据知情人士透露,从武汉到无锡再到宁波,这些主要城市的设施提供关键的测试生产和验证服务,有助于加速中国的芯片研发,并且通常比被列入黑名单的企业更容易获得海外技术。

其中一个例子是位于武汉的湖北长江试验线服务公司,更广为人知的名称是湖北长江存储实验室。消息人士告诉《日经亚洲》,中国领先的NAND闪存芯片制造商长江存储(YMTC)的工程师,会利用该实验室验证新芯片设计,再投入大规模生产。这是因为该实验室拥有一条12英寸的试验生产线,并且比被列入黑名单的企业更容易获得外国设备和服务。

湖北长江存储实验室自称是一个由湖北省政府批准成立的独立法人实体,由一名政府官员领导。

长江存储于2022年被美国列入贸易黑名单。而中国领先的芯片测量设备制造商——上海精测半导体科技公司(PMISH)也已成为湖北长江存储实验室的关键股东,并专注于高性能计算与存储、特种传感器及光电子集成等先进芯片封装项目。

PMISH是美国KLA的竞争对手,去年12月与其他主要的中国芯片设备制造商一同被美国列入实体清单。

一家中国芯片行业高管向《日经亚洲》表示,这类实验室至关重要。“有些实验室提供设备和材料的基准测试服务,能够将本土设备与全球领先标准进行对比,对国内工程研发工作非常重要……有时候,一支团队在投入大量资金之前,可以先在这些实验室验证产品是否真正有效,再投入大规模生产。”

另一个例子是位于武汉的JFS实验室,该实验室建立了专门用于各种化合物半导体的试验生产线,包括氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)。这些材料对开发高效电力电子设备至关重要,广泛应用于汽车、数据中心和航空航天等领域。而中国认为自己在这些领域具有竞争优势,部分原因是这些材料受美国出口管制的限制较少。

JFS实验室由湖北省支持,并表示已吸引了曾在剑桥大学、斯坦福大学、麻省理工学院和南洋理工大学等顶尖学府学习的科学家。实验室正在进行的多个项目包括帮助中国芯片设备制造团队验证其自主研发的激光切割和蚀刻设备。此外,它还建立了硅光子试验生产线,硅光子技术被视为下一代关键技术之一,可实现AI计算所需的更快数据传输。

由上海交通大学运营的集成光子芯片中心(CHIPX),近日在江苏省无锡市启动了中国首条高端光子芯片试验生产线,并计划从今年第一季度开始提供相关服务。

位于浙江省宁波市的甬江实验室(Y-LAB)成立于2021年,去年启动了一条用于异构芯片集成和微纳光学的研发生产线。实验室计划大幅扩展团队规模,从去年的400人增加至今年的800名科学家,并在2030年前扩展至3000人。

近年来,中国各地陆续涌现出多个与半导体相关的试验生产平台,包括广州、天津、郑州和深圳等地。这些实验室的研究方向涵盖传感器、芯片封装与测试、先进材料以及化合物半导体等领域。

北京方面一直鼓励地方政府推动更多由大学或研究机构,与芯片及科技企业合作运营的“试验生产线”或“小规模试产线”,将其视为推动国内技术发展的重要平台。

去年9月,中国国务院发布指令,要求各主要城市和省份积极推动和支持各种试验生产平台的建设,并将这一计划延续至2027年。政府文件显示,这不仅限于半导体行业,还涵盖整个产业链的发展,包括材料、金属、化学、机械等基础领域,以及量子计算、机器人、人工智能、航天和卫星导航等前沿技术。

加强科研中心的设备投资和扩展工程院校,已成为中国应对美国出口管制的关键策略之一。相比企业,研究机构更容易与国际展开合作,并获取美国和欧洲的先进技术。

《日经亚洲》的分析显示,自2020年以来,中国正在建设更多芯片及微电子相关的院校,以扩大对基础技术的掌握,并培养更多本土人才。

仅在2023年和2024年,就有至少10所大学新设立了半导体学院,其中包括华北理工大学、上海交通大学、南京航空航天大学和哈尔滨工业大学深圳校区。后两所大学已被美国列入黑名单。

这些院校的半导体专业涵盖多个领域,包括电子设计自动化(EDA)、芯片生产设备及先进芯片制造等。

与此同时,中国持续加大研发投资,尤其是在中美科技战爆发后。根据国家统计局的数据,2023年全国研发支出突破3.3万亿元(约合4580亿美元),几乎是2017年的两倍。2017年,特朗普就任美国总统。美国从2018年起将华为列入贸易黑名单,随后又将包括芯片代工厂中芯国际(SMIC)和全球最大无人机制造商大疆(DJI)在内的一系列中国科技企业列入制裁名单。

在拜登执政期间,华盛顿不断升级对华科技限制,实施多轮出口管制,扩大贸易黑名单,并对包括台积电(TSMC)和三星在内的领先外国芯片供应商施加限制,限制与中国客户的合作。

特朗普今年1月重返白宫后,美中贸易关系几乎没有改善的迹象。随着他新一轮对中国商品的10%全面关税生效,北京周二也进行了反制,对美国的能源和农业机械等多种进口商品加征关税。

华盛顿信息技术与创新基金会(Information Technology and Innovation Foundation)全球创新政策副总裁、科技政策专家斯蒂芬·埃泽尔(Stephen Ezell)告诉《日经亚洲》,中国正在加大研发投入,未来其研发支出可能会超过美国。

“从各个行业来看,中国的研发支出已接近美国,”埃泽尔表示,并说在大学和政府对应用研究和实验开发的资金投入方面,中国已经超过了美国。“如果中国继续大规模投资,而美国的预算受到限制,那么中国有可能在研发支出上超越美国。”

不过,尽管中国的大学和研究机构通常受到的贸易限制较少,但仍然无法完全摆脱政治紧张局势。2020年,特朗普政府将几所中国领先的工业和航天领域大学列入实体清单,其中包括有“中国的MIT”之称的哈尔滨工业大学、北京理工大学、高压科学与技术先进研究中心以及南京航空航天大学。

此外,还有数十所中国高校和研究机构被列入美国的“未核实清单”,意味着向这些机构出口产品或进行合作将面临更严格的审查。

埃泽尔指出,中国的国际研究合作,尤其是与美国的合作,已经放缓。根据《自然》杂志的一项研究,2018年,中国学者发表的研究论文中有超过四分之一涉及国际合作,但到了2023年,这一比例下降到7.2%。

他还表示,中国擅长通过形成产业集群来促进基础研究和应用研究的落地,尽管中国的体系内在地存在低效和产能过剩的问题。

“效率从来不是中国模式的核心目标,”他说。“他们愿意接受大量低效来换取市场份额。”

一家总部位于欧洲的测量设备供应商高管告诉《日经亚洲》:“鉴于日益严格的出口管制,我们在向中国研究机构或大学出口设备时非常谨慎。几乎所有产品都可能需要申请出口许可证。”

巴黎智库蒙田研究所国际研究主管马修·杜查特(Mathieu Duchatel)表示,欧洲也开始更加严格地审查与中国的合作。“过去,欧盟并不关注研究安全……而是由成员国自行监管与国际伙伴的研究合作,但这一情况已经发生变化。”他说,“去年,欧盟主动将研究安全列为首要议题。”

他还表示,欧盟可能会制定政策,针对参与这些研究合作的“问题”机构。

不过,杜查特指出,中国可能会找到规避国际监管的方法,而建立更多研究机构就是其中的一种策略。

他补充说,人们不应仅因为中国的国家主导体系存在低效,就低估其创新能力,“来自美国及其盟友的战略压力,也是促使中国加速发展的重要动力。”